I. Einleitung
Laserschneidmaschinen können in fast allen Bereichen der industriellen Fertigung eingesetzt werden, z. B. im Fahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrt, in der Elektronik- und Geräteindustrie, bei der Herstellung von Küchengeräten, Fitnessgeräten, in der Werbung und in der Metallverarbeitung.
Durch seine große Anpassungsfähigkeit kann er verschiedene metallische und nichtmetallische Materialien bearbeiten.
Laserschneidmaschinen, die in vielerlei Hinsicht führend sind, werden zu einem festen Bestandteil der Branche und dienen als fortschrittliche Ausrüstung, um die sich viele Wettbewerber bemühen.
Mit der technologischen Entwicklung wird die Zukunft der Maschinenanwendung immer breiter. Sie spielt eine wesentliche Rolle bei der Förderung des Wandels und der Modernisierung der Fertigungsindustrie. Es lohnt sich, die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Laserschneidmaschinen zu erkunden.
II. Das Verständnis von Laserschneidmaschinen
Erläuterung der Grundprinzipien
Ein Laserschneider ist eine Art Maschine, die verschiedene Materialien mit Hilfe der Wärmeenergie von Laserstrahlen schneidet. Die Arbeitsabläufe bestehen darin, dass die von einer Laserschneidmaschine erzeugten Laserstrahlen zunächst durch ein optisches System als Lichtpunkt auf die Oberfläche des Werkstücks fokussiert werden.
Dann werden die von einem Laserstrahl bestrahlten Bereiche aufgrund der hohen Leistungsdichte so schnell erhitzt, dass sie verdampfen oder schmelzen.
Der sich gleichmäßig bewegende Laserstrahl verbindet mit Hilfe von Hilfsgasen die Lichtpunkte zu einem schmalen Spalt, um einen Schnitt zu erzielen.
Im Allgemeinen, Laserschneidmaschinen umfassen CO2-Laserschneidmaschinen, YAG-Laserschneidmaschinen und Faserlaserschneidmaschinen. Schauen wir uns gemeinsam ein Video an, um zu sehen, wie es funktioniert.
Bestandteile einer Laserschneidmaschine
Eine Laserschneidmaschine umfasst einen Laser, ein optisches System, einen Schneidkopf, eine Werkbank, ein CNC-System, Hilfsgeräte und ein Computersystem.
Laser:
Als zentrale Komponente können Laser Laserstrahlen mit hoher Leistungsdichte erzeugen. Dazu gehören in der Regel CO2-Gaslaserschneider und Faserlaserschneider.
Optisches System:
Als Schlüsselkomponente einer Laserschneidmaschine wirkt sich das optische System direkt auf die Bearbeitungsgenauigkeit und die Schnittqualität aus. Daher ist seine Leistung wichtig.
Seine Hauptfunktionen sind die Umformung, Kollimation und Fokussierung der von Lasern erzeugten Ausgangslaserstrahlen, so dass ein Lichtfleck mit hoher Leistungsdichte auf der Oberfläche des Werkstücks gebildet wird, um eine präzise Bearbeitung zu erreichen.
Es besteht aus 5 Hauptkomponenten: Reflektor, Fokussierlinse, Kollimator, Schutzlinsen, Strahlformer und Mechanismus zur Einstellung des optischen Weges.
Der Reflektor:
Er kann die Übertragungsrichtung des Laserstrahls ändern und ihn in den Schneidkopf leiten.
Fokussierlinsen:
Fokussierlinsen sind im Schneidkopf angebracht und dienen dazu, einen parallelen Laserstrahl in kleine Lichtpunkte zu fokussieren. Die Brennweiten der Linsen beeinflussen die Größe des Lichtpunkts und damit die Schneidgenauigkeit.
Kollimator:
Ein Kollimator passt die Kollimation eines Laserstrahls an, indem er den Divergenzwinkel des Strahls so weit wie möglich reduziert, damit er parallel zum Licht verläuft.
Kollimatoren verwenden in der Regel konkave Linsen in Verbindung mit Fokussierlinsen, um die Größe des fokussierten Lichtpunkts effektiv zu verringern.
Schützende Linsen:
Die Schutzlinsen befinden sich an der Unterseite des Schneidkopfes und verhindern, dass beim Schneiden entstehende Verunreinigungen wie Spritzer und Staub die Fokussierlinsen verschmutzen.
Strahlformung:
Maschinen für hohe Präzision müssen vor der Fokussierung neu geformt werden, damit sich die Lichtintensität gleichmäßiger verteilt.
Mechanismus zur Justierung des optischen Weges: Er dient der präzisen Justierung und Kalibrierung des optischen Weges, um die Stabilität der Fokusposition des Laserstrahls zu gewährleisten.
Schneidkopf：
Ein Schneidkopf besteht hauptsächlich aus einer Düse, einer Fokussierlinse und einem Nachführsystem. Er fokussiert den Laserstrahl auf die Oberfläche des Laserstrahls und leitet Hilfsgase ein.
CNC-System:
Es kann die Prozessparameter wie Verfahrweg, Geschwindigkeit und Laserleistung steuern.
Werkbank：
Es fungiert als Bett zur Fixierung des Werkstücks und verfügt über X-, Y- und Z-Achsen, um die bewegliche Struktur zu bilden.
Hilfsmittel:
Dazu gehören Kühlanlagen, Luftkompressoren und Absauganlagen. Sie bieten Hilfsfunktionen wie Kühlung, Gasversorgung und Rauchabsaugung für die Schneidbearbeitung.
Mit dem Laserschneiden kompatible Materialien
Es gibt zwei Arten von Materialien, die sich für das Laserschneiden eignen: Metalle und Nichtmetalle.
Zu den Metallen gehören rostfreier Stahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium, Titan, Kupfer und Gold. Edelstahl ist eines der am häufigsten für das Laserschneiden verwendeten Metalle, das qualitativ hochwertige Schnitte ermöglicht.
Zu den Nicht-Metallen gehören Acryl, Holz, Leder, Glas, Papier und Pappe sowie Stoffe. Acryl ist eines der gebräuchlichsten nichtmetallischen Materialien zum Schneiden und wird häufig in der Werbe- und Dekorationsindustrie verwendet.
Darüber hinaus ermöglichen Laserschneidmaschinen das hochpräzise Schneiden von Holz für die Herstellung von Kunsthandwerk und Modellen.
Einige Materialien sind jedoch auch für das Laserschneiden ungeeignet, da sie giftige Gase freisetzen, die das Gerät beschädigen.
PVC, eine Art Kunststoff, der Halogene enthält, erzeugt beispielsweise bei der Verarbeitung giftige Gase.
Polycarbonat, Glasfaser, Kohlefaser und Spiegelmaterialien sind ebenfalls nicht für das Laserschneiden geeignet. Ihr Schneidprozess könnte die Maschine beschädigen.
III. Industrielle Anwendungen von Laserschneidmaschinen
Autoindustrie
Schneiden und Gravieren von Fahrzeugteilen
Laserschneider ermöglichen das präzise und hochwertige Schneiden und Gravieren von Autoteilen, einschließlich Innenraumteilen und Karosserieaußenverkleidungen. Laserschneidmaschinen haben viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Bearbeitungsmethoden.
Es ist in der Lage, hochpräzise Schnitte mit glatten Kanten und ohne Grate durchzuführen, was die nachfolgenden Prozesse verringert.
Laser sind für die Großserienbearbeitung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Produktivität ausgelegt. Die Fähigkeit, verschiedene Materialien zu bearbeiten, hat seine Vielseitigkeit bewiesen. Durch berührungsloses Schneiden werden Materialverformungen vermieden und die Größe der Teile bleibt stabil.
Mitwirkung beim Schweißen und bei der Wärmebehandlung von Kraftfahrzeugteilen
Neben dem direkten Schneiden von Autoteilen kann es auch beim Schweißen und bei der Wärmebehandlung helfen.
Erstens kann die Maschine das Schneiden vor dem Schweißen vorbereiten und so die Effizienz und Qualität des Schweißens verbessern. Zweitens schneidet sie hochfeste Stahlplatten während des Thermoformprozesses, um die Formung des Teils mit Modi abzuschließen.
Drittens kann ein Laserschneider die Oberfläche von Teilen lokal wärmebehandeln, um ihre Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern.
Beispiele
Zahlreiche namhafte Automobilhersteller setzen bei der Produktion Laserschneidmaschinen ein. Ich werde Ihnen folgende Beispiele nennen：
General Motors: er verwendet eine Laserschneidmaschine zur Bearbeitung von Karosserie- und Innenteilen
Toyota: Laserschneider werden in vielen Produktionslinien eingesetzt, um die Produktivität und die Produktqualität zu verbessern.
Tesla: Der Batteriekasten und die Karosserieteile von Elektrofahrzeugen werden mit Laserschneidern hergestellt.
Als unverzichtbare Bearbeitungsmaschinen in der Automobilherstellung werden Laserschneidmaschinen in einem breiteren und tieferen Bereich eingesetzt und unterstützen die Leichtbauweise, Personalisierung und Intelligenz von Autos.
Luft- und Raumfahrtindustrie
Präzisionsschneiden von leichten Materialien
Dank ihres perfekten Verhältnisses von Festigkeit und Gewicht werden leichte Werkstoffe wie Aluminium und Titan in der Luft- und Raumfahrtindustrie häufig verwendet.
Mit ihrer hochpräzisen und effizienten Qualität sind Laserschneidmaschinen eine kluge Wahl für die Bearbeitung.
Außerdem ermöglicht es eine Schnittgenauigkeit auf Mikroebene, kleine wärmebeeinflusste Bereiche und eine minimale Wärmeverformung der Materialien, so dass die Präzision und Qualität der Bauteile gewährleistet ist.
Das Schneiden dieser Materialien bleibt jedoch eine Herausforderung. So reagiert Titan beispielsweise bei hohen Temperaturen auf Sauerstoff mit der Bildung einer spröden Oxidschicht, so dass Schutzgase erforderlich sind, um eine Oxidation zu vermeiden.
Herstellung komplizierter Flugzeugkomponenten und -teile
Laserschneidmaschinen spielen ihre Stärken bei der Herstellung komplexer Flugzeugkomponenten aus.
Einerseits ermöglicht das Laserschneiden eine direkte Bearbeitung auf der Grundlage von CAD-Modellen, ohne dass komplizierte Verfahren verwendet werden müssen, was den Zyklus vom Produktdesign bis zur Produktion erheblich verkürzt.
Andererseits ermöglicht seine Flexibilität die Bearbeitung aller Arten von komplizierten Komponenten, einschließlich der Turbinenschaufeln von Flugzeugtriebwerken.
Bei einigen speziellen Materialien und komplizierten Strukturen haben Laserschneider jedoch nach wie vor Schwächen in Bezug auf Genauigkeit und Effizienz. Daher sind technologische Innovationen und handwerkliche Aktualisierungen intelligente Lösungen.
Beispiele:
Boeing: Maschinen werden für die Bearbeitung von großen Teilen wie z. B. Flugzeughaut und Tragflächen eingesetzt.
AirbusLaserschneiden: Die Laserschneidtechnik wird bei der Herstellung neuer Flugzeuge wie dem A350 häufig eingesetzt, um die Produktionseffizienz und die Produktqualität zu verbessern.
Lockheed MartinDas Unternehmen nutzt die Maschine zur Herstellung von Komponenten mit komplizierten Strukturen für die F-35-Kampfflugzeuge, z. B. für die Außenhaut und die Trennwandrahmen.
Insgesamt haben die Laserschneidmaschinen ihre Rolle in der Luft- und Raumfahrtindustrie mit ihren perfekten Leistungen hinsichtlich Präzision und Effizienz erfüllt.
Es bleiben jedoch Herausforderungen. In Zukunft wird die Bedeutung von Laserschneidern mit der Entwicklung und Verbesserung der entsprechenden Technologie zunehmen.
Elektronikindustrie
Schneiden und Bearbeiten von Präzisionsbauteilen
In der Elektronikindustrie werden hohe Anforderungen an die Präzision und Qualität der Bauteile gestellt. Daher sind Laserschneider dank ihrer hohen Genauigkeit und Effizienz eine gute Wahl für die Bearbeitung von Bauteilen.
Laserschneider ermöglichen Präzisionsschnitte auf Mikroebene, kleine wärmebeeinflusste Bereiche, minimieren die Materialverformung und gewährleisten die Genauigkeit und Qualität der Bauteile.
Diese Eigenschaften sind für die Herstellung von präzisen elektronischen Bauteilen wie integrierten Leiterplatten und Mikrosensoren unerlässlich.
Schnelles Prototyping von Leiterplatten
Bei der Forschung und Entwicklung von Elektronikprodukten ist das Rapid Prototyping das Schlüsselelement zur Beschleunigung der Produkteinführung. Der Laser bearbeitet Werkstücke direkt auf der Grundlage von CAD-Dateien, ohne komplizierte Verfahren zu verwenden, was die Zeitspanne vom Entwurf bis zur Produktion eindrucksvoll verkürzt.
Darüber hinaus kann die Maschine dank ihrer Flexibilität die Aktualisierung des Leiterplattendesigns bewältigen, was die rasche Aktualisierung und Entwicklung von Elektronikprodukten erheblich unterstützt.
Alles in allem können Laserschneidmaschinen, die in der Elektronikindustrie eingesetzt werden, nicht nur die Genauigkeit und Effizienz der Bauteilbearbeitung verbessern, sondern auch das Rapid Prototyping beschleunigen, was die Produktentwicklung fördert und damit die Automatisierung und Intelligenz der Produktionslinie steigert.
In dem Maße, wie sich die Lasertechnologie weiterentwickelt und das Handwerk verbessert, wird die Maschine in der Industrie immer häufiger und umfassender eingesetzt werden.
Schneiden von Gehäusen für Unterhaltungselektronik Laserschneidmaschinen werden auch bei der Bearbeitung von Gehäusen von Unterhaltungselektronikprodukten wie Mobiltelefonen und Tablet-Computern eingesetzt, insbesondere beim Schneiden von Metallgehäusen. Sie hat verschiedene Vorteile, die ich Ihnen im Folgenden erläutern möchte:
Das Laserschneiden ermöglicht komplizierte Schnitte auf einer gekrümmten Oberfläche und eignet sich für die Bearbeitung von speziell geformten Schalen. Durch die perfekte Leistung beim Schneiden ohne Grat können nachfolgende Prozesse abgeleitet werden.
Darüber hinaus können mit dem Laserschnitt verschiedene funktionale Löcher in die Schale geschnitten werden, z. B. Antennenlöcher, Knopflöcher usw.
Für die Gehäuse von Unterhaltungselektronik werden jedoch in der Regel schwer zu bearbeitende Materialien wie Aluminiumlegierungen verwendet, die hohe Anforderungen an Laserschneider stellen.
Insgesamt erfüllen Laserschneidmaschinen ihre Aufgabe in der Elektronikindustrie, einschließlich der Herstellung von Leiterplatten, der Bearbeitung von Bauteilen und der Produktion von Unterhaltungselektronikgehäusen.
Was unsere Aufmerksamkeit verdient, ist, dass die verschiedenen Materialien, die in den verschiedenen Industrien verarbeitet werden, unterschiedliche Anforderungen und Herausforderungen mit sich bringen, so dass die Laserschneidtechnologie, die die Qualität der Maschine beeinflusst, im Einklang mit der Marktnachfrage verbessert werden sollte.
Medizinische Industrie
Präzisionsschneiden von medizinischen Geräten und Implantaten
Laserschneidmaschinen spielen auch in der medizinischen Industrie eine Rolle, da sie sich durch hohe Präzision und geringe Wärmeeinwirkung auszeichnen. Seine Vorteile sind in vielen Bereichen präsent.
Da sie eine Schnittgenauigkeit auf Mikroebene ermöglicht, erfüllt sie die Hochpräzisionsanforderungen für medizinische Geräte und Implantate. Zum Beispiel für Herzstents und orthopädische Implantate.
Durch die geringen wärmebeeinflussten Bereiche beim Schneiden wird die Biokompatibilität des Materials nicht beeinträchtigt, was die Sicherheit des Implantats gewährleistet.
Laserschneidmaschinen können eine Vielzahl medizinischer Materialien bearbeiten, z. B. Edelstahl, Titanlegierungen, Biokeramiken usw.
Medizinische Geräte und Implantate stellen jedoch extrem hohe Anforderungen an die Schnittqualität und -konsistenz. Daher sollten die Parameter der Maschine streng kontrolliert werden, um die Produktqualität zu gewährleisten.
Herstellung von chirurgischen Instrumenten und Werkzeugen
Laserschneider werden auch häufig zur Herstellung von chirurgischen Instrumenten und Werkzeugen wie Skalpellen, Scheren und Zangen eingesetzt.
Es kann komplizierte Formen und Strukturen in chirurgischen Instrumenten ausschneiden und so deren Funktionsfähigkeit verbessern.
Mit ihrer hohen Schnittpräzision gewährleisten Laserschneider die Maß- und Passgenauigkeit von chirurgischen Instrumenten. Darüber hinaus sind sie in der Lage, chirurgische Instrumente in Serie zu fertigen.
Bei chirurgischen Instrumenten ist die Schnittqualität jedoch sehr streng, so dass die Schnitttechniken verbessert werden müssen, um anschließend polieren und andere Behandlungen durchführen zu können.
Beispiele
Medtronic: Einsatz der Laserschneidetechnik zur Herstellung von Implantaten wie Herzschrittmachern und Gefäßstents.
Johnson & Johnson: Es verwendet Laser zur Herstellung von chirurgischen Instrumenten und orthopädischen Implantaten.
Boston Scientific: Laserschneider werden zur Herstellung von Herzklappen, Angiographiekathetern und anderen Behandlungen eingesetzt.
Die oben genannten Unternehmen haben bewiesen, dass Laserschneidmaschinen eine wesentliche Rolle bei der Verbesserung der Qualität von medizinischen Instrumenten und Technologien im Gesundheitswesen spielen.
Mit der Entwicklung der Laserschneidetechnik und der steigenden Nachfrage nach medizinischer Versorgung leisten Laserschneider einen großen Beitrag zur Sicherung der Qualität medizinischer Instrumente und zur Beschleunigung der Entwicklung der medizinischen Industrie.
IV. Zukunft der Laserschneidmaschinen
Technologische Fortschritte
Die Vorteile von Festkörper-UV-Lasern werden allmählich deutlich.
Ultraviolettlaser, die sich durch hohe Effizienz, hohe Qualität des Laserstrahls, lange Lebensdauer und niedrige Wartungskosten auszeichnen, werden wahrscheinlich die herkömmlichen Excimer-Laser ablösen und in der OLED- und Mikrobearbeitungsindustrie breite Anwendung finden.
High-End-Maschinen wie Hochleistungslaserschneider und Laser-Direktumformungsmaschinen werden in großem Umfang eingesetzt.
Mit den Durchbrüchen in der inländischen Laserschneidtechnologie wird der Grad der Lokalisierung von High-End-Laserbearbeitungsmaschinen steigen.
Förderung von Automatisierung und Intelligenz.
Die mit Robotern, visueller Erkennung und künstlicher Intelligenz integrierte Laserschneidtechnik wird Automatisierung, Intelligenz und Produktivität verbessern.
Eine neue Laserschneidetechnik wird entwickelt.
Der Einsatz neuer Laserschneidgeräte, wie Femtosekundenlaser und Halbleiterlaser, erweitert den Einsatz- und Bearbeitungsbereich.
Markttrends und Wachstumsprognosen
Größerer Markt
Schätzungen zufolge wird sich der Gesamtmarkt für Laserschneidmaschinen in China im Jahr 2023 auf rund 85 Milliarden Yuan belaufen.
Im Einklang mit der technologischen Entwicklung werden Laserschneidmaschinen weiterhin die traditionellen Bearbeitungsmaschinen ersetzen, was zu einer höheren Durchdringungsrate führt.
Nachgelagerte Anwendungsbereiche werden erweitert.
Angesichts der steigenden Marktnachfrage werden Laserschneidanlagen verstärkt in Fahrzeugen mit neuen Energien, in der Luft- und Raumfahrt, bei der Herstellung von High-End-Geräten und in anderen Bereichen eingesetzt.
Maschinen mit mittlerem und niedrigem Stromverbrauch haben ein großes Potenzial.
Technologischer Fortschritt und niedrigere Kosten erhöhen die Nachfrage nach Maschinen mit mittlerem und niedrigem Stromverbrauch, die in Haushalten sowie mittleren und kleinen Unternehmen eingesetzt werden, insbesondere in entwickelten Ländern wie den Vereinigten Staaten und Europa.
Die Wettbewerbsfähigkeit der einheimischen Marken ist gestiegen.
Die Kernkomponenten der einheimischen Laserschneidmaschinen werden verbessert, so dass erwartet wird, dass die einheimischen Maschinen ihren globalen Marktanteil mit einem Kostenvorteil ausbauen werden.
Insgesamt entwickelt sich die Laserschneidtechnik schnell. Ob es um den technologischen Fortschritt oder die Marktnachfrage geht, die Maschinen versprechen eine erfolgreiche Zukunft.
V. Schlussfolgerung
Der Artikel hat die Laserschneidmaschine in ihrer Definition, ihren Funktionsprinzipien, ihren industriellen Anwendungen und ihren Zukunftstrends vorgestellt, was Ihnen helfen könnte, ein tieferes Verständnis der Laserschneidmaschinen zu erlangen.
Die Laserschneidmaschinen von ADH zeichnen sich durch hohe Präzision und Effizienz aus und sind ein beeindruckender Helfer in der Fertigung.
Unsere Maschinen ermöglichen eine hochpräzise Verarbeitung, und unser Unternehmen ist ein weltweit wettbewerbsfähiger Exporteur. Sie können Blättern Sie auf unseren Produktseiten für Details.
VI. Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Welche Materialien können mit einer Laserschneidmaschine präzise geschnitten werden?
Mit einer Laserschneidmaschine können viele verschiedene Materialien geschnitten werden. Ich werde Ihnen zwei Arten von Materialien nennen:
Metallwerkstoffe: Dazu gehören rostfreies Metall, Kohlenstoffstahl, Aluminiumlegierungen, Kupfer und Messing. Laserschneidmaschinen sind in der Lage, Metallmaterial mit einer Dicke von 0,5-20 mm in hoher Qualität und ohne Grate zu schneiden.
Nichtmetallische Materialien: Nichtmetallische Materialien, die mit einer Maschine kompatibel sind, können in zwei Arten unterteilt werden:
Organische, nicht-metallische Materialien: Acryl, PVC, ABS, Nylon, Harz und andere Kunststoffe, wie Holz, Leder, Stoff und Papier. Anorganische nicht-metallische Materialien: Glas, Stein, Keramik usw.
Genauigkeit von Laserschneidmaschinen im Vergleich zu herkömmlichen Schneidverfahren
Laserschneidmaschinen verfügen über eine hohe Schnittgenauigkeit im Bereich von ±0,05 mm bis ±0,2 mm. Darüber hinaus ermöglichen einige Maschinen sogar das Schneiden auf Mikroebene
Dank der hohen Leistungsdichte des Laserstrahls und der präzisen Bewegungssteuerung, die mit herkömmlichen Schneidverfahren nicht erreicht werden kann.
Was sind die Sicherheitsaspekte beim Betrieb einer Laserschneidmaschine?
Sie sollten persönliche Schutzausrüstung tragen, einschließlich Laserschutzbrillen, Masken oder Atemschutzmasken und dicke Handschuhe, damit Augen und Haut nicht beschädigt werden.
Vor dem Einsatz sollten Sie sich professionell schulen lassen, um die Gefahren und die richtige Arbeitsweise kennenzulernen.
Während des Schneidens sollte das Personal vor Ort sein, um Unfälle zu vermeiden. Nur zugelassene Materialien.
